一５２－ 《国外电子元器＃）２００７年第５期 ２００７年５月
●新特器件应用 串行模数转换器ＭＡＸ１０７２／ＭＡＸ１０７５
的原理及应用
邢丽娟．杨世忠
（青岛理工大学自动化工程学院，山东青岛２６６５２０）
摘要：ＭＡＸ１０７２／ＭＡＸ１０７５是Ｍａｘｉｍ公司推出的１０位串行输出模数转换器，具有真差分输入、高转
换速度、低功率损耗等特点，广泛应用于各种传感器测量电路。给出了ＭＡＸ１０７２／ＭＡＸ１０７５的内部
结构、功能特点和工作原理，并详细描述了在温度测量系统中的典型应用和使用注意事项。
关键词：ＭＡＸ１０７２／ＭＡＸ１０７５；模数转换器；温度测量
中图分类号：ＴＮ７９＋２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—６９７７（２００７）０５—００５２—０３
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｒｉａｌ－ｏｕｔｐｕｔ ＡＤＣ ＭＡＸ１０７２／ＭＡＸ１０７５
ＸＩＮＧ Ｌｉ－ｊｕａｎ，ＹＡＮＧ Ｓｈｉ—ｚｈｏｎｇ
（ＣｏＺＺ￣０ｊＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｌｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５２０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＭＡＸ１０７２／ＭＡＸ１０７５ ｉＳ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ １０一ｂｉｔ ｓｅｒｉａｌ—ｏｕｔｐｕｔ ＡＤＣ。ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｒ－ ｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．Ｉｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｔｒｕｅ－ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｉｎｐｕｔｓ，ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｌｏｗ－ｐｏｗｅｒ，ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ａｐ－
ｐｌｉｅｄ ｉｎ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｅｎｓｏｒ ｍｅａｓｕｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＭＡＸ１０７２／ＭＡＸ１０７５ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｓｏｍｅ
第17章 模数和数模转换
数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。
实现数模转换的电路称数模转换器
模数转换即将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。
实现模数转换的电路称模数转换器
17.1 数模（D/A） 转换器
一、D/A转换器的基本原理及分类
1．数模转换的基本原理
要求：输出的模拟量与输入的数字量成正比。
输入数字量 D = (Dn-1 Dn-2 D1 D0 ) 2
= Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + + D1 21 + D0 20
输出模拟电压 uO = D△ = (Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + + D1 21 + D0 20)△
△ 是 DAC 能输出的最小电压值，称为 DAC 的单位量化电压，它等于 D
最低位(LSB)为 1、其余各位均为 0 时的模拟输出电压(用 ULSB 表示)。
2．倒T型网络D/A转换器,基本原理如图示：
DDn输模DACD01Dn2n1¡-uO位二进制数入拟电压输出△-∞I1111S0++uOS1S2S3D3D2D1D0iΣRFII3I2I1I0VREF2R2R02RI12RI22RI30000RRR模拟开关 Si 打向“1”侧时，相应 2R 支路接虚地；打向“0”侧时，相应
2R 支路接地。故无论开关打向哪一侧，倒 T 型电阻网络均可等效为下图：
从 A、B、C 节点向左看去，各节点对地的等效电阻均为 2R。
即 I3 = 23 I0， I2 = 22 I0， I1 = 21 I0， I0 = 20 I0
可见，支路电流值 Ii 正好代表了二进制数位 Di 的权值 2i 。
模拟开关 Si 受相应数字位 Di 控制。当 Di = 1 时，开关合向“1”侧，相应支路电流 Ii 输出；Di = 0 时，开关合向“0”侧， Ii 流入地而不能输出。
∑-△模数转换器的原理及应用
张中平
（东南大学微电子机械系统教育部重点实验室，南京 210096）
摘 要：∑-△模数转换器由于造价低、精度高、性能稳定及使用方便等特点，越来越
广泛地使用在一些高精度仪器仪表和测量设备中，介绍该转换器的基本原理，并重点举例介
绍AD7708芯片的应用，该芯片是16 bit模数转换器，与24 bit AD7718引脚相同，可直接
升级。
关键词：模数转换器；寄存器；串行口
我们通常使用的模数转换器（ADC）大多为积分型和逐次逼近型，积分型转
换效果不够好，转换过程中带来的误差比较大；逐次逼近型转换效果较好但制作
成本较高，尤其是高位数转换，转换位数越多，精度越高，制作成本就越高。而
∑-△ADC可以以相对逐次逼近型简单的电路结构，而得到低成本，高位数及高
精度的转换效果∑-△ADC大多设计为16或24 bit转换精度。近几年来，在相
关的高精度仪器制作领域该转换器得到了越来越广泛的应用［1］。
1 ∑-△ADC的基本工作原理简介
∑-△模数转换器的工作原理简单的讲，就是将 模数转换过后的数字量再做一次窄带低通
滤波处理。当模拟量进入转换器后，先在调制器中做求积处理，并将模拟量转为数字量，在
这个过程中会产生一定的量化噪声，这种噪声将影响到输出结果，因此，采用将转换过的数
字量以较低的频率一位一位地传送到输出端，同时在这之间加一级低通滤波器的方法，就可
将量化噪声过滤掉，从而得到一组精确的数字量［1，2］。
2 AD7708/AD7718，∑-△ADC的应用
AD7708/AD7718是美国ADI公司若干种∑ΔADC中的一种。其中AD7708为16 bit转换精度，
AD7718为24 bit转换精度，同为28条引脚，而且相同引脚功能相同，可以互换。为方便起
见，下面只介绍其中一种，也是我们工作中用过的AD7708。
2．1 AD7708的工作原理
同其它智能化器件一样，AD7708也可以用软件来调节其所具有的功能，即通过微控制
8通道24位△-∑型模数转换器ADS1256原理及特点
ADS1256是TI公司Burr-Brown产品线推出的微功耗、高精度、8通道、24位△-∑型高性能模数转换
器（ADC）。该器件提供高达23比特的无噪声精度、数据速率高达30kSPS（次采样/秒）、0.0010%非线性特性（最
大值）以及众多的板上外设（输入模拟多路开关、输入缓冲器、可编程增益放大器和可编程数字滤波器等），可
为设计人员带来完整而高分辨率的量测解决方案。ADS1256采用SSOP-28封装，1000颗采购量零售单价
为8.95美元。
其主要特点如下：
1.24位无数据丢失；
2.高达23比特的无噪声精度；
3.低非线性度：±0.0010%；
4.数据采样率可达30kSPS；
5.采用单周期转换模式；
6.带有模拟多路开关，具有传感器检测功能（可配置为4路差动输入和8路单极输入）；
7.带有输入缓冲器（BUF）；
8.带有串行外设接口（SPI）；
9.内含可编程增益放大器（PGA），PGA＝1时，可提供高达25.3位的有效分辨率；PGA＝64时，可提供高达
22.5位的有效分辨率；
a.PGA噪声低；
b.所有的PGA均具有自校准和系统校准；
c.模拟输入电压为5V，数字电压为1.8~3.6V；
d.正常模式下功耗低至38mW，备用模式下功耗为0.4mW。
ADS1256的内部结构如图1所示。该器件主要由模拟多路开关（MUX）、输入缓冲器（BUF）、可编程增益放大
器（PGA）、四阶△-∑调制器、可编程数字滤波器、时钟发生器、控制器和串行SPI接口等组成。由于ADS1256
提供有九路模拟输入端，因此，可使用模拟多路开关寄存器来将其配置为4路差动输入、8路单极输入或差动输
入和单极输入的组合。当模拟输入通道0被选择为正差动输入端（AINP）时，其余通道可被选择为负差动输入
端（AINN）。通常，输入引脚的选择是没有限制的，但是为了得到最佳的模拟性能，推荐如下的引脚连接方式：
